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EP4389397A1 - Method and device for producing a wall of an object - Google Patents

Method and device for producing a wall of an object Download PDF

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Publication number
EP4389397A1
EP4389397A1 EP23215705.7A EP23215705A EP4389397A1 EP 4389397 A1 EP4389397 A1 EP 4389397A1 EP 23215705 A EP23215705 A EP 23215705A EP 4389397 A1 EP4389397 A1 EP 4389397A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
path
wall
texturing
oscillation
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23215705.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Leonard Vier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ottobock SE and Co KGaA
Original Assignee
Ottobock SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ottobock SE and Co KGaA filed Critical Ottobock SE and Co KGaA
Publication of EP4389397A1 publication Critical patent/EP4389397A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the path is preferably spiral-shaped.
  • the wall to be produced particularly preferably has a closed cross-section, which is, for example, circular, oval, ellipsoidal or free-form. It can preferably be parameterized by parameters such as a radius, a diameter and/or a radius of curvature.
  • the wavelength is larger than a diameter of the insertion opening of the insertion needle through which the stiffening material is introduced into the support material and/or larger than the wall thickness of the wall.
  • the wavelength is more than three times, particularly preferably more than four times as large.
  • FDM printing FDM: Fused Deposition Modelling, This is a process known as fusion layering (German: Schmelz Anlagenung), in which a high wall thickness is created by guiding a printing needle along a printing path that has the tightest possible serpentine lines. This makes it possible to produce a wall thickness that is significantly greater than the opening of the printing needle. A structure on one side surface of the wall produced in this way is to be avoided, which is why the tightest possible serpentine lines are used.
  • a sinusoidal oscillation with an amplitude of 0.2 mm is selected for the texturing path.
  • the wall thickness of the walls to be produced is 2 mm
  • the layer spacing, i.e. the offset of the spiral after one revolution is 0.5 mm, for example.
  • the wavelength of the sinusoidal oscillation is chosen so that it does not fit into the circumference of the spiral and thus of the liner to be produced as an integer. In this embodiment, 11.53 wavelengths fit into one circumference. This creates a phase shift of around 190.8°. If the wavelength were chosen to be slightly larger, so that exactly 11.5 wavelengths fit into one circumference of the liner, this would result in a phase shift of 180°. It has proven advantageous to vary the wavelength.

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen wenigstens einer Wandung (8) eines 3-dimensionalen Objektes mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, bei dem aus wenigstens einer Einbringöffnung (4) einer Einbringnadel (2) wenigstens ein Fertigungsmaterial in einem fließfähigen Zustand in ein Stützmaterial eingebracht wird und danach aushärtet, wobei die Wandung sich entlang eines Wandungsverlaufes erstreckt und eine erste Seitenfläche und eine gegenüberliegende zweite Seitenfläche aufweist, wobei die Einbringnadel entlang eines Druckpfades durch das Stützmaterial bewegt wird, wobei der Druckpfad (12) einem Verlaufspfad (10) entlang des Wandungsverlaufes entspricht, dem ein Texturierungspfad überlagert ist.

Figure imgaf001
A method for producing at least one wall (8) of a 3-dimensional object by means of an additive manufacturing process, in which at least one manufacturing material in a flowable state is introduced into a support material from at least one introduction opening (4) of an introduction needle (2) and then hardens, wherein the wall extends along a wall profile and has a first side surface and an opposite second side surface, wherein the introduction needle is moved along a pressure path through the support material, wherein the pressure path (12) corresponds to a profile path (10) along the wall profile, on which a texturing path is superimposed.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen wenigstens einer Wandung eines 3-dimensionalen Objektes mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, bei dem aus wenigstens einer Einbringöffnung einer Einbringnadel wenigstens ein Fertigungsmaterial in einem fließfähigen Zustand in ein Stützmaterial eingebracht wird und danach ausgehärtet, wobei die Wandung sich entlang eines Wandungsverlaufes erstreckt und eine erste Seitenfläche und eine gegenüberliegende zweite Seitenfläche aufweist, wobei die Einbringnadel entlang eines Druckpfades durch das Stützmaterial bewegt wird. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Erstellen eines Druckpfades für ein solches Verfahren.The invention relates to a method for producing at least one wall of a 3-dimensional object by means of an additive manufacturing method, in which at least one production material in a flowable state is introduced into a support material from at least one introduction opening of an introduction needle and then cured, wherein the wall extends along a wall profile and has a first side surface and an opposite second side surface, wherein the introduction needle is moved along a pressure path through the support material. The invention also relates to a method for creating a pressure path for such a method.

Additive Fertigungsverfahren sind heute in vielen Formen aus dem Stand der Technik bekannt und werden zur Herstellung sehr unterschiedlicher 3-dimensionale Objekte verwendet. Herkömmlicherweise sind additive Fertigungsverfahren zum Herstellen großer Stückzahlen der jeweiligen Objekte kaum geeignet, da die Herstellung einzelner Objekte viel Zeit in Anspruch nimmt. Bei additiven Fertigungsverfahren, insbesondere beim 3-D-Drucken, wird das herzustellende Objekt aus einer Vielzahl sehr dünner übereinander angeordneter Schichten aufgebaut, die oftmals nur einige Mikrometer dick sind. Die Herstellung insbesondere großer Objekte ist daher sehr zeitaufwendig.Additive manufacturing processes are now known in many forms from the state of the art and are used to produce very different 3-dimensional objects. Traditionally, additive manufacturing processes are hardly suitable for producing large quantities of the respective objects, as the production of individual objects takes a lot of time. In additive manufacturing processes, especially in 3D printing, the object to be produced is built up from a large number of very thin layers arranged on top of each other, which are often only a few micrometers thick. The production of large objects in particular is therefore very time-consuming.

In den vergangenen Jahren sind auf diesem Gebiet große Fortschritte erzielt worden. Beispielsweise wurde vom MIT ein 3-dimensionales Druckverfahren entwickelt, das in der US 2018/281295 A1 veröffentlicht wurde. Ein solches Verfahren wird als "Rapid Liquid Printing" (RLP)-Verfahren bezeichnet. Dabei wird das herzustellende Objekt in einem Behälter erzeugt, der eine Gelsuspension oder ein anderes Material als Stützmaterial beinhaltet, das mit dem Fertigungsmaterial nicht chemisch reagiert. Es dient ausschließlich zum Stützen des Fertigungsmaterials, solange dieses noch nicht ausreichend ausgehärtet ist. Unter "Aushärten" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein Vernetzen oder ein anderer Vorgang verstanden, durch den das fließfähige Fertigungsmaterial in einen nicht fließfähigen Zustand übergeht. Bei dem Verfahren wird das Fertigungsmaterial im fließfähigen Zustand, beispielsweise flüssig oder gegenförmig, an der gewünschten Position in das Stützmaterial eingebracht. Dazu wird wenigstens eine Einbringnadel verwendet, die wenigstens eine Einbringöffnung aufweist.In recent years, great progress has been made in this field. For example, MIT has developed a 3-dimensional printing process that is US 2018/281295 A1 Such a process is called "Rapid Liquid Printing" (RLP) process. The material to be produced is Object is produced in a container that contains a gel suspension or another material as a support material that does not react chemically with the production material. It serves exclusively to support the production material as long as it has not yet sufficiently hardened. In the sense of the present invention, "hardening" is also understood to mean cross-linking or another process by which the flowable production material changes to a non-flowable state. In the method, the production material in the flowable state, for example liquid or counter-shaped, is introduced into the support material at the desired position. For this purpose, at least one introduction needle is used, which has at least one introduction opening.

Mit derartigen RLP-Verfahren werden heute beispielsweise Prothesenliner gedruckt, die als Zwischenschicht zwischen einem Amputationsstumpf und einem Prothesenschaft getragen werden, an dem weitere Prothesenelemente angeordnet sind. Der Prothesenliner wird direkt auf der Haut getragen, sodass die Haptik für das Tragegefühl von großer Bedeutung ist. Die der Haut zugewandte Seite muss folglich besonders ausgebildet sein, um für den Träger des Prothesenliners und der darüber angeordneten Prothese ein möglichst angenehmes Tragegefühl zu erreichen. Gleiches gilt jedoch auch für die gegenüberliegende der hautabgewandte Seite, da diese die Seite ist, die berührt und angefasst werden kann, wenn der Liner getragen wird. Zudem ist die Gestaltung dieser Außenseite des Liners ein Design- und damit ein Wiedererkennungsmerkmal.Such RLP processes are now used to print prosthetic liners, for example, which are worn as an intermediate layer between an amputation stump and a prosthetic shaft on which other prosthetic elements are arranged. The prosthetic liner is worn directly on the skin, so the feel is of great importance for the wearing comfort. The side facing the skin must therefore be specially designed in order to achieve the most comfortable wearing comfort for the wearer of the prosthetic liner and the prosthesis arranged above it. The same applies, however, to the opposite side facing away from the skin, as this is the side that can be touched and handled when the liner is worn. In addition, the design of this outside of the liner is a design and therefore a recognition feature.

Ein Liner verfügt über ein offenes proximales Ende, in das der Amputationsstumpf eingeführt wird. Er verfügt zudem über ein geschlossenes distales Ende, an dem sich in einigen Ausführungsformen ein Befestigungselement befindet, mit dem eine mechanische Verbindung zwischen dem distalen Ende des Liners und einem Prothesenschaft hergestellt werden kann. Ein solches Befestigungselement ist jedoch nicht für alle Ausführungsform notwendig. Es gibt daher auch Liner, die nicht über ein derartiges Befestigungselement verfügen. In diesem Fall wird oft der nötige Halt zwischen dem über den Amputationsstumpf gezogenen Liner und dem Prothesenschaft dadurch erreicht, dass zwischen dem Liner und dem Prothesenschaft ein Unterdruck erzeugt wird. Die Richtung, die sich vom distalen Ende zum proximalen Ende oder umgekehrt erstreckt, wird als Längsrichtung des Liners bezeichnet.A liner has an open proximal end into which the amputation stump is inserted. It also has a closed distal end, on which in some embodiments there is a fastening element with which a mechanical connection can be made between the distal end of the liner and a prosthetic shaft. However, such a fastening element is not necessary for all embodiments. There are therefore also liners that do not have such a fastening element. In this case, the necessary hold between the liner pulled over the amputation stump and the prosthetic shaft is often achieved by creating a negative pressure between the liner and the prosthetic shaft. The direction that extends from the distal end to the proximal end or vice versa is called the longitudinal direction of the liner.

Der Liner verfügt über eine Wandung, die in diesem Fall die Wandung des 3-dimensionalen Objektes bildet. Die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche werden dann durch die Innenseite und die Außenseite des Liners gebildet, wobei die Innenseite des Liners die Seite ist, die im getragenen Zustand mit der Haut des Trägers in Kontakt kommt. Die Außenseite des Liners ist die der Innenseite gegenüberliegende Seite. Ob die Innenseite die erste Seitenfläche oder die zweite Seitenfläche bildet, ist für die Funktion der vorliegenden Erfindung unerheblich. Wichtig ist lediglich, dass die Außenseite die jemals andere Seitenfläche bildet.The liner has a wall, which in this case forms the wall of the 3-dimensional object. The first side surface and the second side surface are then formed by the inside and the outside of the liner, with the inside of the liner being the side that comes into contact with the wearer's skin when worn. The outside of the liner is the side opposite the inside. Whether the inside forms the first side surface or the second side surface is irrelevant to the function of the present invention. The only important thing is that the outside forms the other side surface.

Die Wandung des Liners erstreckt sich entlang eines Wandungsverlaufes. Dieser entspricht der Querschnittskontur des Liners. Viele Standardliner haben einen kreisförmigen Querschnitt, wobei der Durchmesser dieses Kreises vom distalen Ende zum proximalen Ende hin zunimmt. In diesem Fall erstreckt sich die Wandung entlang dieses Kreises, sodass dieser den Wandungsverlauf bildet. Der Wandungsverlauf muss jedoch nicht kreisförmig ausgebildet sein. Er kann auch oval, ellipsoid oder frei gestaltet sein. Er kann zudem an verschiedenen Stellen entlang der Längsrichtung des Liners unterschiedlich ausgebildet sein. Bei einem additiven Fertigungsverfahren, wie beispielsweise dem RLP-Verfahren, wird das Fertigungsmaterial durch wenigstens eine Einbringöffnung der Einbringnadel in das Stützmaterial eingebracht. Dabei wird die Menge des Fertigungsmaterials, die eingebracht wird, so dosiert und auf die Geschwindigkeit, mit der sich die Einbringnadel entlang des Druckpfades bewegt, abgestimmt, dass die Breite des eingebrachten Stranges aus Fertigungsmaterial der Breite der Wandung entspricht. Der Druckpfad entspricht somit dem Wandungsverlauf.The wall of the liner extends along a wall profile. This corresponds to the cross-sectional contour of the liner. Many standard liners have a circular cross-section, with the diameter of this circle increasing from the distal end to the proximal end. In this case, the wall extends along this circle so that it forms the wall profile. However, the wall profile does not have to be circular. It can also be oval, ellipsoidal or freely designed. It can also be designed differently at different points along the longitudinal direction of the liner. In an additive manufacturing process, such as the RLP process, the production material is introduced into the support material through at least one introduction opening of the introduction needle. The amount of production material that is introduced is dosed and adjusted to the speed at which the introduction needle moves along the pressure path so that the width of the introduced strand of production material corresponds to the width of the wall. The pressure path therefore corresponds to the wall profile.

Nachteilig ist, dass weder die erste Seitenfläche noch die zweite Seitenfläche der Wandung, die durch das RLP-Verfahren hergestellt wird, mit einer Struktur oder einer Texturierung versehen werden kann. Aus der DE 10 2020 118 034 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die zum Durchführen eines RLP-Verfahrens verwendet werden kann, wobei die verwendete Einbringnadel im Bereich der Einbringöffnung über ein Werkzeug verfügt, mit dem wenigstens eine Seitenfläche der herzustellenden Wandung bearbeitet werden kann. Dabei geht es jedoch in der Regel darum, die jeweilige Seitenfläche zu glätten und/oder eine Haftung zwischen einer aktuellen Lage des eingebrachten Fertigungsmaterials und einer zuvor eingebrachten Lage zu verbessern.The disadvantage is that neither the first side surface nor the second side surface of the wall, which is produced by the RLP process, can be provided with a structure or texturing. EN 10 2020 118 034 A1 A device is known which can be used to carry out an RLP procedure, whereby the insertion needle used in the area of the insertion opening has a Tool with which at least one side surface of the wall to be produced can be machined. However, this usually involves smoothing the respective side surface and/or improving adhesion between a current layer of the production material being introduced and a previously introduced layer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren so weiterzuentwickeln, dass die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden oder zumindest abgeschwächt werden.The invention is therefore based on the object of further developing a method in such a way that the disadvantages of the prior art are overcome or at least mitigated.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das sich dadurch auszeichnet, dass der Druckpfad einem Verlaufspfad entlang des Wandungsverlaufes entspricht, dem ein Texturierungspfad überlagert ist. Anders als im Stand der Technik wird die Einbringnadel folglich nicht lediglich entlang dem Verlaufspfad durch das Stützmaterial bewegt, der dem Wandungsverlauf entspricht. Vielmehr wird ein Texturierungspfad überlagert. Dies bedeutet, dass sich die Richtung, in der die wenigstens eine Einbringnadel entlang des Druckpfades bewegt wird, nicht immer identisch ist zur Richtung des Wandungsverlaufes. Der Texturierungspfad kann daher auch als Abweichung des Druckpfades von dem Verlaufspfad, also von dem Wandungsverlauf angesehen werden. Der Texturierungspfad kann dabei nur einen oder mehrere Abschnitte des Druckpfades betreffen, sodass entlang der anderen Abschnitte der Druckpfad dem Verlaufspfad entspricht. Vorzugsweise betrifft der Texturierungspfad jedoch nicht nur einen oder mehrere Abschnitte, sondern den gesamten Druckpfad.The invention solves the problem by a method according to the preamble of claim 1, which is characterized in that the pressure path corresponds to a path along the wall path, on which a texturing path is superimposed. Unlike in the prior art, the insertion needle is therefore not only moved along the path through the support material that corresponds to the wall path. Rather, a texturing path is superimposed. This means that the direction in which the at least one insertion needle is moved along the pressure path is not always identical to the direction of the wall path. The texturing path can therefore also be viewed as a deviation of the pressure path from the path, i.e. from the wall path. The texturing path can only affect one or more sections of the pressure path, so that along the other sections the pressure path corresponds to the path. Preferably, however, the texturing path does not affect just one or more sections, but the entire pressure path.

Vorteilhafterweise erstreckt sich der Verlaufspfad in der Mitte zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche. Bei einem additiven Fertigungsverfahren wie beispielsweise einem RLP-Verfahren wird die herzustellende Wandung in mehreren Lagen hergestellt. Der aus der wenigstens einen Einbringöffnung austretende und in das Stützmaterial eingebrachte Strang aus Fertigungsmaterial wird folglich in mehreren Lagen übereinander angeordnet. Mit jeder Lage wächst die herzustellende Wandung folglich um den Durchmesser dieser Lage an. Ist das 3-dimensionale Objekt beispielsweise ein Prothesenliner, verläuft der Verlaufspfad spiralförmig vom distalen Ende des Prothesenliners hin zum offenen proximalen Ende. Mit jeder Lage, in diesem Beispiel also mit jeder Windung der Spirale des spiralförmigen Verlaufspfades, wächst folglich nicht nur die Wandung, sondern damit auch deren erste Seitenfläche und die gegenüberliegende zweite Seitenfläche. Der Verlaufspfad verläuft dabei vorzugsweise in der Mitte zwischen der Position der beiden Seitenflächen der Wandung an der Stelle der Wandung, die durch die jeweilige Lage hergestellt werden soll. Dies kann, muss jedoch nicht auch die Mitte der vorherigen Lage sein. Insbesondere für den Fall, dass die Wandung einen Neigung aufweist, weil sich beispielsweise der Umfang eines herzustellen Objektes, beispielsweise eines Liners, verändert, insbesondere sich vergrößert, liegt der Verlaufspfad für die aktuellen Lage des einzubringenden Stranges aus Fertigungsmaterial nicht in der Mitte der vorherigen Lage, sondern ist aus dieser Mitte herausversetzt.The path advantageously extends in the middle between the first side surface and the second side surface. In an additive manufacturing process such as an RLP process, the wall to be produced is produced in several layers. The strand of production material emerging from the at least one introduction opening and introduced into the support material is thus arranged in several layers on top of each other. With each layer, the wall to be produced therefore grows by the diameter of this layer. If the 3-dimensional object is, for example, a prosthetic liner, the path runs spirally from the distal end of the prosthesis liner to the open proximal end. With each layer, in this example with each turn of the spiral of the spiral-shaped path, not only does the wall grow, but also its first side surface and the opposite second side surface. The path preferably runs in the middle between the position of the two side surfaces of the wall at the point on the wall that is to be produced by the respective layer. This can, but does not have to, be the middle of the previous layer. In particular, if the wall has an incline because, for example, the circumference of an object to be manufactured, such as a liner, changes, in particular increases in size, the path for the current layer of the strand of production material to be introduced is not in the middle of the previous layer, but is offset from this middle.

Vorzugsweise ist der Verlaufspfad spiralförmig. Besonders bevorzugt hat die herzustellende Wandung einen geschlossenen Querschnitt, der beispielsweise kreisförmig, oval, ellipsoid oder freigeformt ausgebildet ist. Er lässt sich bevorzugt durch Parameter wie beispielsweise einen Radius, einen Durchmesser und/oder einen Krümmungsradius parametrisieren.The path is preferably spiral-shaped. The wall to be produced particularly preferably has a closed cross-section, which is, for example, circular, oval, ellipsoidal or free-form. It can preferably be parameterized by parameters such as a radius, a diameter and/or a radius of curvature.

Vorzugsweise beinhaltet der Texturierungspfad wenigstens eine Schwingung oder besteht aus wenigstens einer solchen Schwingung. Die Schwingung ist vorzugsweise eine Sinusschwingung, eine Dreiecksschwingung oder eine Rechteckschwingung. Die Schwingung lässt sich vorzugsweise durch eine Wellenlänge und eine Amplitude parametrisieren. Weist der Texturierungspfad wenigstens eine Schwingung auf, bedeutet dies, dass der Druckpfad abwechselnd zu beiden Seiten vom Verlaufspfad abweicht. Die Einbringnadel weicht daher abwechselnd nach links und rechts in Bewegungsrichtung der Einbringnadel entlang des Druckpfades gesehen, vom Verlaufspfad und damit vom eigentlichen Wandungsverlauf ab. Eine Dreiecksschwingung oder eine Rechteckschwingung wird dabei gekennzeichnet durch die geometrische Form dieser Abweichung. Bei einer Dreiecksschwingung bewegt sich die Einbringnadel zunächst linear in eine Richtung von dem Verlaufspfad weg, beschreibt dann eine enge Kurve, die auch als Knick oder Ecke bezeichnet werden kann, und bewegt sich dann wieder linear auf den Verlaufspfad zu. Bei einer Rechteckschwingung bewegt sich die Einbringnadel zunächst in einem rechten Winkel vom Verlaufspfad weg, bewegt sich dann über eine vorgegebene Strecke hinweg parallel zum Verlaufspfad und verläuft dann wieder im rechten Winkel auf den Verlaufspfad zu.The texturing path preferably contains at least one oscillation or consists of at least one such oscillation. The oscillation is preferably a sinusoidal oscillation, a triangular oscillation or a rectangular oscillation. The oscillation can preferably be parameterized by a wavelength and an amplitude. If the texturing path has at least one oscillation, this means that the printing path deviates alternately on both sides from the course path. The insertion needle therefore deviates alternately to the left and right in the direction of movement of the insertion needle along the printing path, from the course path and thus from the actual wall course. A triangular oscillation or a rectangular oscillation is characterized by the geometric shape of this deviation. In a triangular oscillation, the insertion needle initially moves linearly in one direction away from the course path, then describes a tight curve, which is also known as a kink. or corner, and then moves linearly back towards the path. In a square wave, the insertion needle first moves away from the path at a right angle, then moves parallel to the path for a predetermined distance, and then moves back towards the path at a right angle.

Durch die Verwendung wenigstens einer Schwingung bei der Ausgestaltung des Texturierungspfades lassen sich die erste Seitenfläche und/oder die zweite Seitenfläche der herzustellenden Wandung mit einer Texturierung versehen. Die Schwingung weist eine Wellenlänge und eine Amplitude auf. Insbesondere bei einer spiralförmigen Ausgestaltung des Verlaufspfades, bei der der Verlaufspfad in Windungen verläuft, können dadurch interessante Effekte erreicht werden. Die Wellenlänge kann so ausgebildet sein, dass sie ganzzahlig in die Länge einer Windung hineinpasst. In diesem Fall weicht der Druckpfad bei aufeinanderfolgenden Windungen identisch vom Verlaufspfad ab. Die Abweichungen erfolgen nach radial außen oder nach radial innen. An den Stellen, an denen der Druckpfad in einer Windung nach radial außen abweicht, weicht er auch in der folgenden Windung nach radial außen ab. Gleiches gilt für eine Abweichung nach radial innen. Es kommt also nicht zu einer Phasenverschiebung der Schwingung des Texturierungspfades von einer Windung auf die folgende Windung.By using at least one oscillation in the design of the texturing path, the first side surface and/or the second side surface of the wall to be produced can be provided with texturing. The oscillation has a wavelength and an amplitude. Interesting effects can be achieved in particular with a spiral design of the path in which the path runs in turns. The wavelength can be designed in such a way that it fits into the length of a turn as an integer. In this case, the pressure path deviates identically from the path in successive turns. The deviations occur radially outwards or radially inwards. At the points where the pressure path deviates radially outwards in one turn, it also deviates radially outwards in the following turn. The same applies to a deviation radially inwards. There is therefore no phase shift of the oscillation of the texturing path from one turn to the following turn.

Dies ist anders, wenn die Wellenlänge der Schwingung nicht so ausgebildet ist, dass sie ganzzahlig in die Länge der Windung hineinpasst. Dann kommt es bei aufeinanderfolgenden Windungen zu Phasenverschiebungen, wodurch unterschiedliche Effekte und Gestaltungen der Textur und Struktur auf der ersten Seitenfläche und/oder der zweiten Seitenfläche der herzustellenden Wandungen erreicht werden können.This is different if the wavelength of the oscillation is not designed in such a way that it fits into the length of the winding as an integer. Phase shifts then occur in successive windings, which can result in different effects and designs of the texture and structure on the first side surface and/or the second side surface of the walls to be produced.

Vorzugsweise ist die Wellenlänge größer als ein Durchmesser der Einbringöffnung der Einbringnadel, durch die das Versteifungsmaterial in das Stützmaterial eingebracht wird und/oder größer als die Wandstärke der Wandung. Bevorzugt ist die Wellenlänge mehr als drei Mal, besonders bevorzugt mehr als vier Mal so groß. Dies steht im Gegensatz zu aus dem FDM-Druck (FDM: Fused Deposition Modelling, deutsch: Schmelzschichtung) bekannten Verfahren, bei denen eine hohe Wandstärke dadurch gebildet wird, dass eine Drucknadel entlang eines Druckpfades geführt wird, der möglichst enge Schlangenlinien aufweist. Dadurch wird eine Wandstärke herstellbar, die deutlich größer ist, als die Öffnung der Drucknadel. Es soll eine Struktur an einer Seitenfläche der so hergestellten Wandung vermieden werden, weshalb möglichst enge Schlangenlinien verwendet werden.Preferably, the wavelength is larger than a diameter of the insertion opening of the insertion needle through which the stiffening material is introduced into the support material and/or larger than the wall thickness of the wall. Preferably, the wavelength is more than three times, particularly preferably more than four times as large. This is in contrast to FDM printing (FDM: Fused Deposition Modelling, This is a process known as fusion layering (German: Schmelzschichtung), in which a high wall thickness is created by guiding a printing needle along a printing path that has the tightest possible serpentine lines. This makes it possible to produce a wall thickness that is significantly greater than the opening of the printing needle. A structure on one side surface of the wall produced in this way is to be avoided, which is why the tightest possible serpentine lines are used.

Vorzugsweise variiert die Wellenlänge und/oder die Amplitude wenigstens einer Schwingung des Texturierungspfades im Verlauf des Texturierungspfades. Wird die Wellenlänge im Verlauf des Texturierungspfades das variiert, hat dies zur Folge, dass die auf der ersten Seitenfläche und/oder der zweiten Seitenfläche erzeugte Struktur oder Textur sich verändert und auch die oben genannte Phasenverschiebung bei einem spiralförmigen Verlauf des Druckpfades variiert. Wird die Amplitude über den Verlauf des Texturierungspfad das variiert, hat dies zur Folge, dass die Tiefe der in der ersten Seitenfläche und/oder der zweiten Seitenfläche erzeugten Struktur oder Textur variiert.Preferably, the wavelength and/or the amplitude of at least one oscillation of the texturing path varies over the course of the texturing path. If the wavelength is varied over the course of the texturing path, this results in the structure or texture produced on the first side surface and/or the second side surface changing and the above-mentioned phase shift also varying in the case of a spiral-shaped course of the printing path. If the amplitude is varied over the course of the texturing path, this results in the depth of the structure or texture produced in the first side surface and/or the second side surface varying.

Vorzugsweise weist der Texturierungspfad eine Überlagerung mehrerer Schwingungen auf oder besteht aus einer solchen Überlagerung. Jeder einzelne der so überlagerten Schwingungen kann eine Sinusschwingung, eine Dreiecksschwingung oder eine Rechteckschwingung sein. Natürlich sind auch andere Schwingungsarten möglich. Die einzelnen Schwingungen, die für den Texturierungspfad überlagert werden, weisen vorteilhafterweise unterschiedliche Wellenlängen und/oder unterschiedliche Amplituden auf.Preferably, the texturing path has a superposition of several oscillations or consists of such a superposition. Each of the oscillations superimposed in this way can be a sinusoidal oscillation, a triangular oscillation or a rectangular oscillation. Of course, other types of oscillation are also possible. The individual oscillations that are superimposed for the texturing path advantageously have different wavelengths and/or different amplitudes.

In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht die Amplitude wenigstens einer Schwingung, vorzugsweise aller Schwingungen, des Texturierungspfades maximal der Wandstärke, vorzugsweise maximal 75 % der Wandstärke, bevorzugt maximal 50 %, besonders bevorzugt maximal 15 % der Wandstärke. Die Wahl einer größeren Amplitude ist insbesondere aber nicht nur dann sinnvoll, wenn eine größere Wandstärke erreicht werden soll, die Wandung des Objektes also in einem räumlich begrenzten Bereich verdickt werden soll.In a preferred embodiment, the amplitude of at least one oscillation, preferably all oscillations, of the texturing path corresponds to a maximum of the wall thickness, preferably a maximum of 75% of the wall thickness, preferably a maximum of 50%, particularly preferably a maximum of 15% of the wall thickness. The choice of a larger amplitude is particularly useful, but not only, when a larger wall thickness is to be achieved, i.e. the wall of the object is to be thickened in a spatially limited area.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zudem durch ein Verfahren zum Erstellen eines Druckpfades für ein hier beschriebenes Verfahren, dass sich durch folgende Schritte auszeichnet:

  • Bereitstellen von Objektdaten eines 3-dimensionalen Objektes, die Informationen über den Wandungsverlauf einer Wandung des Objektes enthalten,
  • Bereitstellen von Texturierungsinformationen, die Informationen über eine gewünschte Texturierung der ersten Seitenfläche und/oder der zweiten Seitenfläche der Wandung enthalten,
  • Ermitteln eines Verlaufspfades aus den Objektdaten und eines Texturierungspfades aus den Texturierungsinformationen,
  • Erstellen des Druckpfades durch überlagern des Verlaufspfades mit dem Texturierungspfad.
The invention also solves the problem by a method for creating a print path for a method described here, which is characterized by the following steps:
  • Providing object data of a 3-dimensional object containing information about the wall profile of a wall of the object,
  • Providing texturing information containing information about a desired texturing of the first side surface and/or the second side surface of the wall,
  • Determining a gradient path from the object data and a texturing path from the texturing information,
  • Create the print path by overlaying the gradient path with the texturing path.

Der Verlaufspfad wird aus der makroskopischen Form und Geometrie des herzustellenden 3-dimensionalen Objektes ermittelt. Eine Textur oder Struktur, die in der ersten Seitenfläche oder der Seitenfläche vorhanden sein soll, hat hier keinen Einfluss. Für den Texturierungspfad werden die Texturierungsinformationen analysiert. Sie enthalten Informationen über die gewünschte Struktur oder Textur der ersten Seitenfläche und/oder der zweiten Seitenfläche. Diese Informationen sind jedoch in der Regel allein nicht ausreichend, um einen Texturierungspfad zu erzeugen. Vielmehr werden dazu in der Regel auch die Objektdaten verwendet, da der zu verwendenden Texturierungspfad auch davon abhängt, welche Geometrie und Form die herzustellende Wandung aufweist.The course path is determined from the macroscopic shape and geometry of the 3-dimensional object to be produced. A texture or structure that is to be present in the first side surface or the side surface has no influence here. The texturing information is analyzed for the texturing path. It contains information about the desired structure or texture of the first side surface and/or the second side surface. However, this information alone is usually not sufficient to create a texturing path. Instead, the object data is usually also used for this purpose, since the texturing path to be used also depends on the geometry and shape of the wall to be produced.

Vorzugsweise werden für die Ermittlung des Texturierungspfades lediglich die Texturierungsinformationen sowie Informationen über die Größe der ersten Seitenfläche und/oder der zweiten Seitenfläche verwendet. Besonders bevorzugt wird zur Ermittlung eines Texturierungspfades eine Fouriertransformation der Texturierungsinformationen, insbesondere der gewünschten Textur und Struktur, die geeignet parametrisiert ist, durchgeführt. So kann die Struktur und Textur in eine Überlagerung von Schwingungen, vorzugsweise Sinusschwingungen, umgerechnet werden, die dann als Texturierungspfad verwendet werden können.Preferably, only the texturing information and information about the size of the first side surface and/or the second side surface are used to determine the texturing path. Particularly preferably, a Fourier transformation of the texturing information, in particular of the desired texture and structure, which is suitably parameterized, is carried out to determine a texturing path. In this way, the structure and texture can be converted into a Superposition of oscillations, preferably sinusoidal oscillations, which can then be used as a texturing path.

Vorzugsweise enthält die gewünschte Texturierung ein Logo und/oder einen Schriftzug.Preferably, the desired texturing contains a logo and/or lettering.

Die wenigstens eine Einbringnadel, durch die das Fertigungsmaterial in das Stützmaterial eingebracht wird, weist wenigstens eine Einbringöffnung auf, durch die das Fertigungsmaterial austritt. Diese Einbringöffnung ist in der Regel in Bewegungsrichtung der Einbringnadel nach hinten gerichtet. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist diese Einbringöffnung jedoch in eine Richtung, die einen von 0° und von 180° verschiedenen Winkel mit der Bewegungsrichtung der Einbringnadel einschließt. Besonders bevorzugt weist die Einbringöffnung in eine Richtung, die einen Winkel von 90° mit der Bewegungsrichtung der Einbringnadel einschließt. Um dies zu erreichen, wird in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine abgewickelte oder gebogene Einbringnadel verwendet. Auf diese Weise lässt sich eine Oberflächenstrukturierung erreichen, die nur auf einer Seitenfläche der Wandung ausgeprägt ist und auf der jeweils gegenüberliegenden Seitenfläche, in abgeschwächter Form oder gar nicht vorhanden ist. Diese wenig oder gar nicht strukturierte Seitenfläche ist vorzugsweise die der Einbringnadel zugewandte Seite. Die Einbringnadel glättet vorzugsweise beim Einbringen einer Lage des Fertigungsmaterials die zuvor eingebrachte darunterliegende Lage, wodurch die jeweilige Seitenfläche gänzlich ohne oder mit nur einer geringeren Strukturierung als die der Einbringnadel abgewandte Seitenfläche der Wandung ausgebildet wird.The at least one insertion needle through which the production material is introduced into the support material has at least one insertion opening through which the production material exits. This insertion opening is generally directed backwards in the direction of movement of the insertion needle. In a preferred embodiment, however, this insertion opening points in a direction that encloses an angle other than 0° and 180° with the direction of movement of the insertion needle. The insertion opening particularly preferably points in a direction that encloses an angle of 90° with the direction of movement of the insertion needle. To achieve this, a particularly preferred embodiment uses an unrolled or curved insertion needle. In this way, a surface structuring can be achieved that is only pronounced on one side surface of the wall and is present in a weaker form or not at all on the opposite side surface. This side surface, which is little or not at all structured, is preferably the side facing the insertion needle. When inserting a layer of the production material, the insertion needle preferably smoothes the previously inserted underlying layer, whereby the respective side surface is formed entirely without or with only a smaller structure than the side surface of the wall facing away from the insertion needle.

Vorzugsweise wird die Wandung aus aneinander angeordneten Lagen des Fertigungsmaterials aufgebaut, wobei eine Phasenverschiebung einer Schwingung des Texturierungspfades zwischen benachbarten Lagen vorliegt, die vorzugsweise zwischen 160° und 200° beträgt.Preferably, the wall is constructed from layers of the production material arranged next to one another, wherein there is a phase shift of an oscillation of the texturing path between adjacent layers, which is preferably between 160° and 200°.

In einem konkreten Ausführungsbeispiel wird ein Prothesenliner mittels des additiven Fertigungsverfahrens hergestellt, der über ein geschlossenes distales Ende, ein offenes proximales Ende und eine Längsrichtung verfügt, die sich vom distalen Ende zum proximalen Ende erstreckt. In einem Bereich zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende wird die Wandung des Prothesenliners erzeugt, in dem die Einbringnadel einen spiralförmigen Druckpfad beschreibt. Auf diese Weise wird der Liner vom distalen Ende ausgehend Lage um Lage aufgebaut. Ab einer vorbestimmten Höhe, also einem vorbestimmten Abstand vom distalen Ende entlang der Längsrichtung des Liners wird der Druckpfad aus einem Verlaufspfad, der der Spirale entspricht, und einem Texturierungspfad gebildet. Gewählt wird für den Texturierungspfad beispielsweise eine Sinusschwingung mit einer Amplitude von 0,2 mm. Die Wandstärke der herzustellenden Wandungen beträgt im beschriebenen Beispiel 2 mm, der Lagenabstand, also der Versatz der Spirale nach einem Umlauf, beträgt beispielsweise 0,5 mm. Die Wellenlänge der Sinusschwingung wird so gewählt, dass sie nicht ganzzahlig in den Umfang der Spirale und damit des herzustellenden Liner hineinpasst. In diesem Ausführungsbeispiel passen 11,53 Wellenlängen in einen Umfang. Es entsteht ein Phasenversatz von etwa 190,8°. Wäre die Wellenlänge etwas größer gewählt, sodass genau 11,5 Wellenlängen in einen Umfang des Liners passen, ergäbe sich ein Phasenversatz von 180°. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Wellenlänge variiert wird. In einem konkreten Ausführungsbeispiel wird für eine vorgegebene Anzahl von Umläufen der Spirale eine Wellenlänge von U/11,53 gewählt, wobei U die Länge des Umfangs der Spirale ist. Mit dieser Wellenlänge werden beispielsweise 32 Umläufe der Spirale gedruckt. Danach wird eine andere Wellenlänge, beispielsweise U/11,47 gewählt, die für weitere 32 Umläufe der Spirale konstant gehalten wird. Auf diese Weise lassen sich pfeilartige Strukturen an der Außenseite, also einer Seitenwandung des Prothesenliners herstellen.In a specific embodiment, a prosthetic liner is manufactured using the additive manufacturing process, which has a closed distal end, a open proximal end and a longitudinal direction that extends from the distal end to the proximal end. In an area between the distal end and the proximal end, the wall of the prosthesis liner is created by the insertion needle describing a spiral-shaped pressure path. In this way, the liner is built up layer by layer, starting from the distal end. From a predetermined height, i.e. a predetermined distance from the distal end along the longitudinal direction of the liner, the pressure path is formed from a path that corresponds to the spiral and a texturing path. For example, a sinusoidal oscillation with an amplitude of 0.2 mm is selected for the texturing path. In the example described, the wall thickness of the walls to be produced is 2 mm, the layer spacing, i.e. the offset of the spiral after one revolution, is 0.5 mm, for example. The wavelength of the sinusoidal oscillation is chosen so that it does not fit into the circumference of the spiral and thus of the liner to be produced as an integer. In this embodiment, 11.53 wavelengths fit into one circumference. This creates a phase shift of around 190.8°. If the wavelength were chosen to be slightly larger, so that exactly 11.5 wavelengths fit into one circumference of the liner, this would result in a phase shift of 180°. It has proven advantageous to vary the wavelength. In a specific embodiment, a wavelength of U/11.53 is chosen for a predetermined number of revolutions of the spiral, where U is the length of the circumference of the spiral. For example, 32 revolutions of the spiral are printed using this wavelength. Then a different wavelength, for example U/11.47, is selected and kept constant for a further 32 revolutions of the spiral. In this way, arrow-like structures can be produced on the outside, i.e. on a side wall of the prosthetic liner.

Mithilfe der beiliegenden Zeichnungen werden nachfolgend einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nähere erläutert. Es zeigen

  • Figur 1 - die schematische Darstellung eines additiven Fertigungsverfahrens
  • Figur 2-3 - schematische Darstellungen von Verlaufspfad und Texturierungspfad,
  • Figur 4-5 - die schematische Darstellung unterschiedlicher 3-dimensionaler Objekte und
  • Figur 6a-6c - schematische Darstellungen unterschiedlicher Druckpfade.
Some embodiments of the present invention are explained in more detail below with the help of the accompanying drawings. They show
  • Figure 1 - the schematic representation of an additive manufacturing process
  • Figure 2-3 - schematic representations of gradient path and texturing path,
  • Figure 4-5 - the schematic representation of different 3-dimensional objects and
  • Figure 6a-6c - schematic representations of different printing paths.

Figur 1 zeigt schematisch die Funktionsweise eines RLP-Verfahrens. Eine Einbringnadel 2 wird entlang eines Druckpfades, den Figur 1 nicht separat dargestellt ist, durch ein ebenfalls nicht dargestelltes Stützmaterial bewegt. Im in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich am unteren Ende der Einbringnadel 2 eine Einbringöffnung 4, durch die Fertigungsmaterial 6 austritt. Man erkennt, dass dieses in Lagen aufeinander aufgebracht wird und so eine Wandung 8 bildet. Diese Wandung 8 verfügt in Figur 1 nicht über eine Struktur oder eine Textur auf einer der Seitenflächen. Der Druckpfad, entlang dessen die Einbringnadel 2 durch das Stützmaterial bewegt wird deckt sich mit dem Verlauf der Wandung 8 und besteht daher nur aus einem Verlaufspfad. Figure 1 shows schematically the functionality of an RLP process. An insertion needle 2 is guided along a pressure path, the Figure 1 not shown separately, is moved by a support material that is also not shown. In the Figure 1 In the embodiment shown, there is an insertion opening 4 at the lower end of the insertion needle 2 through which the production material 6 emerges. It can be seen that this is applied in layers on top of each other and thus forms a wall 8. This wall 8 has Figure 1 does not have a structure or texture on one of the side surfaces. The pressure path along which the insertion needle 2 is moved through the support material coincides with the course of the wall 8 and therefore consists of only one course path.

Figur 2 zeigt einen solchen Verlaufspfad 10, der als gepunktete Linie dargestellt ist. Der Verlauf dieses Verlaufspfades 10 entspricht dem Verlauf der herzustellenden Wandung 8. Dem Verlaufspfad 10 wird ein Texturierungspfad überlagert, dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Sinusschwingung ist. Die Überlagerung des Verlaufspfades 10 mit dem Texturierungspfad liefert den Druckpfad 12, der als durchgezogene Linie dargestellt ist. Man erkennt, dass der Druckpfad 12 alternierend nach links und rechts vom Verlaufspfad 10 abweicht. Der maximale Abstand zwischen dem Druckpfad 12 und dem Verlaufspfad 10 entspricht der Amplitude der Sinusschwingung, die den Texturierungspfad bildet. Der Abstand zwischen benachbarten Schnittstellen zwischen dem Druckpfad 12 und dem Verlaufspfad 10 entspricht der halben Wellenlänge der Sinusschwingung, die den Texturierungspfad bildet. Figure 2 shows such a course path 10, which is shown as a dotted line. The course of this course path 10 corresponds to the course of the wall 8 to be produced. A texturing path is superimposed on the course path 10, which is a sinusoidal oscillation in the embodiment shown. The superimposition of the course path 10 with the texturing path produces the printing path 12, which is shown as a solid line. It can be seen that the printing path 12 deviates alternately to the left and right from the course path 10. The maximum distance between the printing path 12 and the course path 10 corresponds to the amplitude of the sinusoidal oscillation that forms the texturing path. The distance between adjacent interfaces between the printing path 12 and the course path 10 corresponds to half the wavelength of the sinusoidal oscillation that forms the texturing path.

Wie in Figur 1 dargestellt ist, wird die Wandung 8 in der Regel durch mehrere Lagen des Fertigungsmaterials 6 aufgebaut. Wird beispielsweise ein Prothesenliner hergestellt, entspricht der Verlaufspfad einem spiralförmigen Weg. Nach jeweils einer Umdrehung wird daher bei diesem Verlaufspfad eine Lage des Fertigungsmaterials eine bereits vorhandene Lage des Fertigungsmaterials aufgetragen. Diese Situation ist in Figur 3 dargestellt. Man erkennt als gepunktete Linie wieder den Verlaufspfad 10. Auch ein Abschnitt des Druckpfades 12 ist wie in Figur 2 dargestellt. Zusätzlich ist ein weiterer Abschnitt 14 des Druckpfades 12 dargestellt, der dem Druckpfad 12 bei einem späteren Umlauf entspricht. Die beiden Abschnitte des Druckpfades 12 entsprechend daher den Positionen, an denen bei aufeinanderfolgenden Umläufen des Druckpfades aus der Einbringnadel 2 Fertigungsmaterial eingebracht wird. Man erkennt, dass zwischen den beiden Abschnitten des Druckpfades eine Phasenverschiebung von nahezu 180° vorliegt.As in Figure 1 As shown, the wall 8 is usually constructed from several layers of the production material 6. If, for example, a prosthesis liner is manufactured, the path corresponds to a spiral path. After each revolution, a layer of the production material is applied to an already existing layer of the production material. This situation is in Figure 3 The dotted line shows the path 10. A section of the print path 12 is also shown as in Figure 2 In addition, a further section 14 of the pressure path 12 is shown, which corresponds to the pressure path 12 during a later revolution. The two sections of the pressure path 12 therefore correspond to the positions at which production material is introduced from the insertion needle 2 during successive revolutions of the pressure path. It can be seen that there is a phase shift of almost 180° between the two sections of the pressure path.

Figur 4 zeigt einen Prothesenliner 16, dessen Grundkörper in einem RLP Verfahren hergestellt wurde. Man erkennt einen strukturierten Bereich 18, der mit einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Die dem Verlaufspfad 10 überlagerte Sinusschwingung führt, wie in den Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, zu einer Struktur an den Seitenflächen der hergestellten Wandung. Diese ist durch das Strichmuster 20 dargestellt. Jeder einzelne Strich entspricht einem Bauch der Sinusschwingung, der bei der Wandung zu einer nach außen hervorstehenden Wölbung führt. Zwischen zwei benachbarten Wölbungen entsteht eine zurückspringende Wölbung. Durch die Phasenverschiebung ergibt sich das gezeigte Bild. Im unteren Bereich verschieben sich die Knotenpunkte der als Texturierungspfad verwendeten Sinuskurve von einer Lage zur benachbarten Lage nach rechts. Je nach Richtung des Druckpfades bedeutet dies, dass die Phasenverschiebung zwischen zwei benachbarten Lagen, wie in Figur 3 dargestellt, etwas größer oder etwas kleiner als 180° ist. Im oberen Bereich des Strichmusters 20 dreht sich die Struktur um. Die Knotenpunkte der als Texturierungspfad verwendeten Sinuskurve verschieben sich von Lage zu Lage nach links. Die Phasenverschiebung zwischen benachbarten Lagen ist nun je nach Richtung des Druckpfades etwas kleiner oder etwas größer als 180°. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Strukturen in die Seitenflächen der herzustellenden Gegenstände einbringen. Figur 5 zeigt drei gedruckte Objekte, bei denen als Texturierungspfad eine Sinuskurve verwendet wurde, deren Amplitude von Objekt zu Objekt rechts nach links zunimmt. Figure 4 shows a prosthetic liner 16, the base body of which was produced using an RLP process. A structured area 18 can be seen, which was produced using a process according to an embodiment of the present invention. The sinusoidal oscillation superimposed on the path 10 leads, as shown in the Figures 2 and 3 can be seen, to a structure on the side surfaces of the manufactured wall. This is shown by the line pattern 20. Each individual line corresponds to a belly of the sinusoidal oscillation, which leads to an outwardly protruding curvature in the wall. Between two adjacent curvatures a receding curvature is created. The phase shift results in the image shown. In the lower area, the nodes of the sinusoidal curve used as a texturing path shift from one layer to the adjacent layer to the right. Depending on the direction of the printing path, this means that the phase shift between two adjacent layers, as in Figure 3 shown, is slightly larger or slightly smaller than 180°. In the upper area of the line pattern 20, the structure turns around. The nodes of the sine curve used as a texturing path shift to the left from layer to layer. The phase shift between adjacent layers is now slightly smaller or slightly larger than 180° depending on the direction of the print path. In this way, different structures can be introduced into the side surfaces of the objects to be manufactured. Figure 5 shows three printed objects where a sine curve was used as the texturing path, the amplitude of which increases from object to object from right to left.

Figur 6a zeigt eine Draufsicht auf einen Druckpfad 12, der als spiralförmiger Druckpfad 12 ausgebildet ist. Gezeigt sind zwei übereinanderliegende Lagen, die in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene aufeinander angeordnet sind. Man erkennt, dass der Texturierungspfad eine Sinuskurve ist, wobei zwischen den benachbarten Lagen eine Phasenverschiebung von etwa 180° liegt. In Figur 6b sind weitere Umläufe dieses Druckpfades 12 dargestellt. Man erkennt hier, dass die Phasenverschiebung nicht exakt 180° beträgt. Geht man davon aus, dass der Druckpfad im Uhrzeigersinn durchlaufen wird, ist die Phasenverschiebung etwas größer als 180°. In Figur 6c ist der Druckpfad mit noch mehr Umläufen dargestellt. Man erkennt einerseits, dass der Radius der herzustellenden Wandung und damit der Radius des Verlaufspfades zunimmt. Zudem hat sich nach einer vorbestimmten Anzahl von Umläufen die Wellenlänge der als Texturierungspfad verwendeten Sinuskurve verändert, sodass die Phasenverschiebung nun etwas kleiner als 180° ist. Figure 6a shows a top view of a printing path 12, which is designed as a spiral printing path 12. Two layers are shown, which are arranged one on top of the other in a direction perpendicular to the plane of the drawing. It can be seen that the texturing path is a sine curve, with adjacent layers have a phase shift of about 180°. In Figure 6b further revolutions of this pressure path 12 are shown. It can be seen here that the phase shift is not exactly 180°. If one assumes that the pressure path is traversed clockwise, the phase shift is slightly larger than 180°. In Figure 6c the printing path is shown with even more revolutions. On the one hand, you can see that the radius of the wall to be produced and thus the radius of the path increases. In addition, after a predetermined number of revolutions, the wavelength of the sine curve used as the texturing path has changed, so that the phase shift is now slightly less than 180°.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

  • 2 Einbringnadel2 insertion needle
  • 4 Einbringöffnung4 Insertion opening
  • 6 Fertigungsmaterial6 Manufacturing material
  • 8 Wandung8 Wall
  • 10 Verlaufspfad10 History path
  • 12 Texturierungspfad12 Texturing path
  • 14 Abschnitt14 Section
  • 16 Liner16 liners
  • 18 strukturierter Bereich18 structured area
  • 20 Strichmuster20 line patterns

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen wenigstens einer Wandung eines 3-dimensionalen Objektes mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, bei dem aus wenigstens einer Einbringöffnung einer Einbringnadel wenigstens ein Fertigungsmaterial in einem fließfähigen Zustand in ein Stützmaterial eingebracht wird und danach aushärtet, wobei die Wandung sich entlang eines Wandungsverlaufes erstreckt und eine erste Seitenfläche und eine gegenüberliegende zweite Seitenfläche aufweist, wobei die Einbringnadel entlang eines Druckpfades durch das Stützmaterial bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Druckpfad einem Verlaufspfad entlang des Wandungsverlaufes entspricht, dem ein Texturierungspfad überlagert ist.
Method for producing at least one wall of a 3-dimensional object by means of an additive manufacturing process, in which at least one production material in a flowable state is introduced into a support material from at least one introduction opening of an introduction needle and then hardens, wherein the wall extends along a wall profile and has a first side surface and an opposite second side surface, wherein the introduction needle is moved along a pressure path through the support material,
characterized in that the printing path corresponds to a path along the wall profile, on which a texturing path is superimposed.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verlaufspfad in der Mitte zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche erstreckt.Method according to claim 1, characterized in that the progression path extends in the middle between the first side surface and the second side surface. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Texturierungspfad eine Schwingung, vorzugsweise eine Sinusschwingung, eine Dreiecksschwingung oder eine Rechteckschwingung, beinhaltet oder aus einer solchen Schwingung besteht, die eine Wellenlänge und eine Amplitude aufweist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the texturing path includes an oscillation, preferably a sinusoidal oscillation, a triangular oscillation or a rectangular oscillation, or consists of such an oscillation which has a wavelength and an amplitude. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge und/oder die Amplitude im Verlauf des Texturierungspfades variiert.Method according to claim 3, characterized in that the wavelength and/or the amplitude varies over the course of the texturing path. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Texturierungspfad eine Überlagerung mehrerer Schwingungen beinhaltet.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the texturing path includes a superposition of several oscillations. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude maximal der Wandstärke, vorzugsweise maximal 75% der Wandstärke, besonders bevorzugt maximal 50 % der Wandstärke der Wandung entspricht.Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the amplitude corresponds maximally to the wall thickness, preferably maximally to 75% of the Wall thickness, particularly preferably a maximum of 50% of the wall thickness of the wall. Verfahren zum Erstellen eines Druckpfades für ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Bereitstellen von Objektdaten eines 3-dimensionalen Objektes, die Informationen über den Wandungsverlauf einer Wandung des Objektes enthalten, - Bereitstellen von Texturierungsinformationen, die Informationen über eine gewünschte Texturierung der ersten Seitenfläche und/oder der zweiten Seitenfläche der Wandung enthalten, - Ermitteln eines Verlaufspfades unter Verwendung der Objektdaten und eines Texturierungspfades unter Verwendung der Texturierungsinformationen, - Erstellen des Druckpfades durch Überlagern des Verlaufspfades mit dem Texturierungspfad. Method for creating a print path for a method according to one of the preceding claims, characterized by the following steps: - Providing object data of a 3-dimensional object containing information about the wall profile of a wall of the object, - Providing texturing information containing information about a desired texturing of the first side surface and/or the second side surface of the wall, - Determining a gradient path using the object data and a texturing path using the texturing information, - Create the print path by overlaying the gradient path with the texturing path. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Texturierung ein Logo und/oder einen Schriftzug enthält.Method according to claim 7, characterized in that the desired texturing contains a logo and/or lettering. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung aus aneinander angeordneten Lagen des Fertigungsmaterial aufgebaut wird und eine Phasenverschiebung einer Schwingung des Texturierungspfades zwischen benachbarten Lagen vorliegt, die vorzugsweise zwischen 160° und 200° beträgt.Method according to one of claims 3 to 8, characterized in that the wall is constructed from layers of the production material arranged next to one another and there is a phase shift of an oscillation of the texturing path between adjacent layers, which is preferably between 160° and 200°.
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